Субпиксельное сглаживание SLA DLP распечаток на практике или правильный антиалиас

Подписаться на 3Dtoday
traliman
Идет загрузка
Загрузка
13.06.17
7405
29
печатает на EGL3D EGL1
Техничка
30
Статья относится к принтерам:
EGL3D EGL1
Всем привет! Продолжаю писать в своем блоге про фотополимерную печать с использованием проекционной технологии DLP. Сегодня хотел бы затронуть вопрос об улучшении качества поверхности распечаток. Не так давно компания Autodesk рассказала про так называемое субпиксельное сглаживание - это способ, при котором используется различная глубина пикселей(полутона), чтобы сгладить "артефакты" получающиеся при преобразовании векторной 3д модели в дискретную нарезку из растровых картинок. На 3dtoday был перевод данной статьи, его можно почитать по ссылкеhttp://3dtoday.ru/blogs/news3dtoday/50-shades-of-gray-or-subpixel-smoothing-for-the-projection-of-3d-print/

Опишу вкратце суть проблемы, удобнее всего это сделать на примере обычной прямой линии образующей одну из сторон модели, для простоты возьмем этот случай, но вообще все нижеописанное справедливо и для более сложных форм. Так вот, если прямая линия исходной модели располагается не перпендикулярно, а под углом одной из осей пиксельной сетки проектора, то при преобразовании в растровые картинки она будет представлена с помощью лесенки, и лесенка эта будет видна даже при супер хорошем разрешении, ввиду того, что она обычно имеет больший шаг по сравнению с толщиной слоя. Autodesk же в своих опытах показывает, что если сделать градиент из полутонов в местах ступенек, то можно сгладить поверхность и получить более качественный результат при печати. Выглядит это следующим образом:
ishod.jpg
Ну что же давайте попробуем проиллюстрировать проблему на практике, для этого я взял модель мотоцикла(можно скачать у меня в профиле) и распечатал без применения каких либо сглаживаний. Печать проводилась на принтере EGL2 на максимально возможном разрешении XY - 22 микрона, толщина слоя по Z - 20 микрон.
3e70b39ce9a771a02c71f5d3c1ca4a60.jpg
Выберем нужный угол падения света и постараемся максимально приблизить крыло. Как видно, несмотря на высокое разрешение печати по осям XY мы имеем пиксельную лесенку на крыле и некоторых других частях.
PREVIEW
Давайте посмотрим откуда она получается, для этого я взял файл слоя на соответствующей высоте нарезки и посмотрел, как же представлено крыло:
3ee3dc14cd1b8df08807108cd0409c91.png
Крыло находится под углом и соответственно очень наглядно видно откуда эта лесенка получается, т.е. фактически мы видим артефакты преобразования векторного представления модели в растровое.
Давайте попробуем применить различные типы сглаживания к модели. У меня в распоряжении оказалось 3 слайсера способных применять Anti-alias или сглаживание - это всем известный Creation Workshop, слайсер NanoDLP(или утилита SLC2PNG) и коммерческий слайсер Envisiontec Perfactory RP. Выполнив нарезку модели этими программами я получил следующую картинку:
abc8cef3adf53c489f29e4e1420fd835.png
Уже по этим результатам можно было делать некоторые выводы, алгоритм, который описан Autodesk применяется только в NanoDLP и слайсере от Envisiontec. Creation Workshop применяет другой алгоритм. Сглаживание в CW применяется уже непосредственно к картинкам без анализа исходной векторной информации, возможно это размытие по Гаусу или какой-либо другой растровый алгоритм, которые также доступны в многочисленных графических программах. А если алгоритм применяется к уже графической нарезке, без учета векторной информации, то становится не возможным определить, угол, образованный 3мя пикселями - это реальная деталь модели или это артефакт, возникший при преобразовании вектора в растр. Соответственно применение подобных алгоримов, на мой взгляд, не просто не решает задачу сглаживания лесенок(судя по картинке просто получили другую конфигурацию лесенки), а к тому же размывает реальные детали модели. Ну что же давайте распечатаем модели и проверим мои предположения. Ввиду того, что слайсер от Envisiontec не свободно распространяемая программа и не доступна общественности, я сделал распечатку моделей, нарезанных Creation Workshop и NanoDLP и сравнил их с моделью без сглаживания:
b29bd0d30e61a5b1ac6949cc8532fca1.jpg
Первое что бросилось в глаза модель, нарезанная NanoDLP гораздо более глянцевая, чем обычная модель и модель, нарезанная CreationWorkshop, в то время как модель CW на вид имеет "рыхлую" поверхность. К сожалению обычное фото не способно передать этих впечатлений, поэтому я взял электронный микроскоп:

Для начала CreationWorkshop(вверху) и обычная модель:
9c1dc2c3a43c5e76e845bc4e2a6e6d6a.jpg
На мой взгляд мои предположения подтвердились. Лесенку мы не убрали, а лишь поменяли ее конфигурацию, кроме того, ввиду применения сглаживания непосредственно к картинкам замылили детализацию и получили рыхлую поверхность от применения полутонов не в нужных местах.

Теперь NanoDLP(вверху) и обычная:
7258504e1dfbd888103afa6461a2003d.jpg
Хоть лесенка и видна в микроскоп, однако она гораздо менее выражена и как результат глянцевая поверхность модели, особенно хорошо разница видна на колесе.
На мой взгляд алгоритм описанный Autodesk и используемый по умолчанию NanoDLP работает хорошо. Программная реализация его довольно сложна, в отличие от растровых алгоритмов применяемых к картинкам, т.к. закладывать его нужно на этапе нарезки и анализировать геометрию исходной модели. На данный момент NanoDLP или их же утилита SLC2PNG - единственная свободно распространяемая реализация данного алгоритма, при этом реализован он только по осям XY. Анализ результатов нарезки слайсера Envisiontec Perfactory RP показал, что там этот алгоритм реализован по всем 3м осям XYZ, при этом в распоряжении у меня была версия 2014 года, т.е. задолго до того, как AutoDesk рассказал об этом общественности, так что можно сделать вывод, что AutoDesk в этом плане далеко не новатор:)
Подписаться на 3Dtoday
30
Комментарии к статье

Комментарии

13.06.17 в 13:48
0
Интересное изыскание. Спасибо за информацию.
13.06.17 в 14:35
2
Спасибо, весьма познавательно.
Еще один повод побыстрее прикрутить NanoDLP к D7.
13.06.17 в 14:54
0
Думаю, на D7 само замылится из-за отсутствия системы фокусировки
13.06.17 в 15:06
1
Да, согласен про D7:) Но все надо пробовать.
13.06.17 в 18:09
0
печалька)
13.06.17 в 22:49
3
Да, из-за использования толстого защитного стекла над дисплеем рустушевка неизбежна. Так что такая ловля блох вряд ли имеет смысл для нынешних LCD-принтеров. Но попробовать, безусловно, нужно. Да в общем-то и хрен с ним. Всё равно эта технология дает великолепные по сравнению с FDM результаты. При заметно меньшей стоимости принтера и вполне доступной стоимости расходников не pro-класса. И лавинообразный рост количества владельцев D7 и KLD тому подтверждение. Привет тем, кто в начале года ныл о застое в хоббийной 3д-печати. Революция совершается прямо сейчас. Ну а кому необходимо качество, как на промофотках ювелирных принтеров. то тут без вариантов DLP\SLA с соответствующими, заточенными под это расходниками.
13.06.17 в 20:59
0
Вот как это напечатал D7:

6a53626f8c8f1d016599f375a8d451c2.jpg


Но все равно NanoDLP надо будет прикрутить.
13.06.17 в 21:08
0
Думаю, 3dlab пытался сказать, что четких фокусированных пикселей на D7 вряд ли получить, лесенка и так размоется вместе с деталями, в целом по этой фотке так и видится, хотя при желании наверно и тут ее можно будет разглядеть, это уже отмытая модель?
13.06.17 в 22:13
0
Да, отмытая, побыла в УЗ ванночке.
13.06.17 в 23:33
0
хотя при желании наверно и тут ее можно будет разглядеть
Только тут не 22 микрона, а добрых 80 :D
13.06.17 в 17:54
0
"...поэтому я взял электронный микроскоп:"
-наверно имелся в виду "цифровой" микроскоп?
13.06.17 в 18:00
0
Как хотите:) Пусть будет цифровой, если это важно:) Вообщем, устройство "чтобы было видно" из Поднебесной.
13.06.17 в 23:49
2
Не, есть отдельный, принципиально отличный тип микроскопов - электронные. Это не общий термин как электронные книги или электронные носители. Когда-то я даже знал, как такой микроскоп работает :)
13.06.17 в 23:53
3
Это такой детектор. Когда кто-то знает, что такое "электронный микроскоп", то расстраивается, когда этим термином обзывают вебку с макролинзой.
14.06.17 в 00:32
0
Ок, будем иметь ввиду.
13.06.17 в 18:10
0
что то ниразу не пробовал нано длп, вернее пытался через малинку, но не взлетело, оно только через нее работает?
13.06.17 в 19:16
2
Нет кроссплатформенная. Есть версии для LInux, Windows на оф сайте. Можно просто резать с помощью настольной Windows версии, не обязательно управлять принтером, есть и расстановщик поддержек, но мне не особо нравится.
13.06.17 в 21:09
0
Из любопытства глянул, что слисёр выдаёт. Тоже всё ступеньками.
5fa38593dacd802d7dd802b2cf393af0.png



Вообще странно, что там алгоритмы-неалгоритмы. Антиалиасинг уже давным давно езжен и переезжен. А слисёр кстати умеет нарезать в svg, кажется.

А вот за статью о полезности антиалиасинга для 3д печати благодарю, было интересно. Мне интуитивно казалось, что ничего хорошего из этого получиться не должно было, а оно вот как оказывается...
13.06.17 в 22:34
0
Ну алгоритм алгоритму рознь, из тех которые применяются к картинкам действительно ничего хорошего не получить, а вот то что показывает AutoDesk вполне себе работает. К SVG вроде можно применить утилиту SLC2PNG и получить уже сглаженные картинки.
13.06.17 в 23:02
0
А кстати, если маразм мне не изменяет, Creation Workshop как раз таки нарезает сликовским скриптом на кадры.
13.06.17 в 23:07
0
А что такое сликовский скрипт? тут у меня пробел, и слайсер, который ваше, тоже не встречал.
13.06.17 в 23:15
0
slic3r - популярный слайсер для FDM, но не многие знают, что он так же умеет нарезать на кадры и экспортировать в svg. А так же всё это может вызываться через командную строку. На этом построены некоторые доморощенные утилиты для DLP типа https://github.com/evride/Skylight
Может и вру, но кажется CW тоже на нем паразитирует.
14.06.17 в 00:34
1
Не, я смотрел ранние, еще открытые исходники CW, там вся нарезка зашита в саму программу без сторонних утилит.
14.06.17 в 11:45
0
Интересная статья, спасибо!
Можете поделиться ссылкой на алгоритм Autodesk или хотя бы как он называется?
14.06.17 в 12:33
0
Так я же поделился:) В самом начале ссылка на перевод статьи на 3dtoday, программной реализации для общественности у них нет.
15.06.17 в 08:47
0
Упс...прошу прощения. Упустил из виду
16.06.17 в 02:06
0
Здравствуйте, я новичок в этом плане, хотел спросить фотополимер есть безусадочный? Для использования в стоматологии(распечатывать каркасы, затем их отливать). В наличии 3 d принтер formlabs 2
16.06.17 в 16:42
0
Посмотрите в моей группе в контакте https://vk.com/egl3d, делали такую операцию на полимере uvres M001, по отзыву каркасы сели хорошо. Как этот полимер будет расти на form 2 не могу сказать, за другие полимеры тоже не скажу.
19.06.17 в 07:32
0
Ошеломительная детализация.... Просто офигенно.

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

3Dtoday за 60 секунд от 18 октября

Применение 3D принтера в качестве фрезера - первый опыт

Сертифицирован первый российский авиадвигатель с 3D-печатными деталями

Можно ли сварить кашу с Геркулесом без топора?

Приделал к шильде мотовоз...

Blender для печатников. Глава 9. Снегири — не гири! Логические модификаторы.